JP2011143794A - 車両の前部車体構造 - Google Patents

Abstract

【課題】軽量且つ簡単な構造で、衝突荷重を効率的に吸収できるとともに、効率的に分散させることのできる車両の前部車体構造を提供する。
【解決手段】エンジンルームと車室とを区分けするトーボードが連結されるフロントサイドフレーム２４ｂの後端部近傍に、後端部近傍を補強する補強板５０を配設し、トーボードを補強するリンホーストーボード２６ｂ、２８ｂをフロントサイドフレーム２４ｂの後端部近傍に連結し、フロントサイドフレーム２４ｂの補強板５０よりも車両の前方側の部位に凹部５６、５８を形成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両のエンジンルームの左右に配設されて車両後方に延在し、エンジンルームと車室とを区分けするトーボードに後端部が連結されるフロントサイドフレームを有する車両の前部車体構造に関する。

自動車等の車両の前部車体構造において、エンジンルームの左右には、フロントサイドフレームが配設される。車両の後方に延在するフロントサイドフレームには、後端部にエンジンルーム及び車室を区分けするトーボードが連結されるとともに、車室のフロアを構成するフロアフレームが連結される（特許文献１参照）。

フロントサイドフレームには、車両の操安性の観点から、高い剛性が要求される。例えば、フロントサイドフレームにサスペンションを支持する場合、サスペンションの支持部付近の剛性を充分に高くする必要がある。その一方で、フロントサイドフレームには、前方から大きな衝突荷重が加わった際、衝突のエネルギを吸収して車室を衝撃から保護できる特性が要求される。従って、フロントサイドフレームは、前方からの軽度の荷重に対してはある程度の耐性を有し、大きな荷重に対しては、軸線方向に圧潰して衝突荷重を吸収するとともに、衝突荷重をフロアフレーム側に分散する構成であることが必要である。

ところで、トーボードに連結されるフロントサイドフレームの後端部近傍には、衝突荷重による応力が集中し易く、フロントサイドフレームが軸線方向に圧潰する前に後端部近傍が変形すると、衝突荷重を効率的に吸収し、あるいは、衝突荷重をフロアフレーム側に効率的に分散させることができなくなってしまう。

そこで、特許文献２に開示された先行技術では、フロントサイドフレームをトーボード近傍で前部フレーム及び後部フレームに分割し、前部フレーム及び後部フレームを重ね合わせて接合することにより、接合部におけるフロントサイドフレームの強度を確保するように構成している。

特開２００７−３２６５７８号公報 特開２００５−１５３７９９号公報

この場合、トーボード近傍におけるフロントサイドフレームの強度を確保するため、前部フレームと後部フレームとを重ね合わせており、その部分が肉厚となって重量が増加することが懸念される。また、重ね合わせの部分を考慮して、前部フレーム又は後部フレームの少なくとも一方を、重ね合わせない場合よりも長く構成しなければならない。重量の増加は、車両の燃費低下に繋がる。また、フレームを長く構成することは、重量が増加するとともに、コストアップを惹起する。

本発明は、前記の不具合を解消するためになされたものであって、軽量且つ簡単な構造で、衝突荷重を効率的に吸収できるとともに、衝突荷重を効率的に分散させることのできる車両の前部車体構造を提供することを目的とする。

本発明に係る車両の前部車体構造は、車両のエンジンルームの左右に配設されて車両後方に延在するフロントサイドフレームを有する車両の前部車体構造において、前記エンジンルームと車室とを区分けするトーボードが連結される前記フロントサイドフレームの後端部近傍に、前記後端部近傍を補強する補強部材を配設し、前記トーボードを補強するリンホーストーボードを前記フロントサイドフレームの前記後端部近傍に連結し、前記フロントサイドフレームの前記補強部材よりも前記車両の前方側の部位に脆弱部を形成することを特徴とする。

前記車両の前部車体構造において、前記フロントサイドフレームの前記後端部近傍には、前記車室のフロアに配設されるフロアフレームサイドが連結されることを特徴とする。

前記車両の前部車体構造において、前記フロアフレームサイドには、サスペンションを支持するブラケットが装着され、前記ブラケットの端部が前記フロントサイドフレームの前記後端部近傍に連結されることを特徴とする。

前記車両の前部車体構造において、前記補強部材は、前記フロントサイドフレームの軸線に略直交する面を有し、前記フロントサイドフレームの前記後端部近傍を支持する補強板であることを特徴とする。

前記車両の前部車体構造において、前記脆弱部は、前記フロントサイドフレームのエンジンルーム側に形成される凹部であることを特徴とする。

前記車両の前部車体構造において、前記リンホーストーボードは、一端部が前記フロントサイドフレームに連結され、他端部が前記トーボードに連結されるリンホーストーボードセンタ、及び／又は、一端部が前記フロントサイドフレームに連結され、他端部が前記車室側に配設されるサイドシルに連結されるリンホーストーボードロアから構成されることを特徴とする。

前記車両の前部車体構造において、前記リンホーストーボードセンタ及び前記リンホーストーボードロアの車両前方の前面と、前記フロントサイドフレームに装着される前記補強部材の前面とは、ほぼ面一となるように配置されることを特徴とする。

本発明の車両の前部車体構造では、トーボードに連結されるフロントサイドフレームの後端部を補強部材で補強する一方、所定以上の衝突荷重が加わったときに圧潰する脆弱部を、補強部材による補強位置よりも車両前方の所定部位に設けることにより、軽量且つ簡単な構造で、衝突荷重を効率的に吸収できるとともに、衝突荷重を効率的に分散させることができる。

本実施形態の前部車体構造の斜視図である。 図１に示すフロントサイドフレームの後端部近傍を車両前方上部から見た拡大斜視図である。 図１に示すフロントサイドフレームの後端部近傍を車両前方下部から見た拡大斜視図である。 フロントサイドフレーム及びその後端部に配設された補強部材の分解斜視図である。 フロントサイドフレームを主要部とする前部車体構造の平面図である。 フロントサイドフレームを主要部とする前部車体構造の側面図である。 衝突荷重により座屈した状態のフロントサイドフレームの平面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、本実施形態である前部車体構造１０の斜視図である。なお、図中、矢印Ｆは、車体前方を示す。

図１において、前部車体構造１０は、車室Ｒを形成する部分と、エンジンルームＥを形成する部分とに区分され、これらの間にトーボード１２が配設される。トーボード１２は、トーボードセンタ１４と、左右両側部に連結されるトーボードサイド１６ａ、１６ｂとから構成される。

車室Ｒを形成する部分は、トンネル部１８を備え、その左右には、フロアフレームサイド１９ａ、１９ｂ及びサイドシル２０ａ、２０ｂが配設される。

エンジンルームＥを形成する部分は、後端部の上部にトーボードサイド１６ａ、１６ｂが連結され、車体前方に延在するフロントサイドフレーム２４ａ、２４ｂを備える。フロントサイドフレーム２４ａ、２４ｂの後端部の内側には、トーボードセンタ１４を補強するためのリンホーストーボードセンタ２６ａ、２６ｂが連結され、フロントサイドフレーム２４ａ、２４ｂの後端部の外側には、リンホーストーボードロア２８ａ、２８ｂが連結される。また、フロントサイドフレーム２４ａ、２４ｂの後端部の下部には、車室Ｒの部分を構成するフロアフレームサイド１９ａ、１９ｂの各端部が連結される。

また、フロントサイドフレーム２４ａ、２４ｂの上方には、後端がフロントピラー２２ａ、２２ｂに連結され、前方に延出したアッパフレーム３１ａ，３１ｂが設けられる。さらに、フロントサイドフレーム２４ａ、２４ｂの側部には、左右のホイールハウジングＨａ、Ｈｂを囲撓するホイールエプロン３０ａ、３０ｂが連結される。

フロアフレームサイド１９ａ、１９ｂのフロントサイドフレーム２４ａ、２４ｂ側の下部には、サスペンションを支持するブラケット３２ａ、３２ｂが連結され、このブラケット３２ａ、３２ｂにロアメンバ３４ａ、３４ｂの一端部が連結される。フロントサイドフレーム２４ａ、２４ｂの中間部は、エンジンルームＥに収容されるエンジンやトランスミッション等を支持するための略コ字状に形成されたクロスメンバ３６により連結される。クロスメンバ３６は、ロアメンバ３４ａ、３４ｂの他端部が連結されることで補強される。

フロントサイドフレーム２４ａ、２４ｂの前端部には、クラッシュボックス３８ａ、３８ｂの後端部が連結され、クラッシュボックス３８ａ、３８ｂの前端部には、バンパビーム４０が連結される。クラッシュボックス３８ａ、３８ｂは、バンパビーム４０を介して外部から衝突荷重が加えられたとき、圧潰することで前記衝突荷重の一部を吸収する。

アッパフレーム３１ａ、３１ｂの前端部の間には、クロスメンバアッパ４２が連結される。また、フロントサイドフレーム２４ａ、２４ｂの前端部の下部には、ブラケット４４ａ、４４ｂが連結され、ブラケット４４ａ、４４ｂ間にクロスメンバロア４６が連結される。そして、クロスメンバアッパ４２とクロスメンバロア４６の各中間部がリンホースメンバ４８により連結される。なお、クロスメンバアッパ４２及びクロスメンバロア４６は、主としてラジエータを支持する。

次に、図２〜図４を用いて、フロントサイドフレーム２４ａ、２４ｂの後端部近傍の構造を詳細に説明する。なお、以下の説明では、フロントサイドフレーム２４ｂ側の構造について説明し、フロントサイドフレーム２４ａ側の構造については、フロントサイドフレーム２４ｂと同様に構成されるため、その説明を省略する。図２は、フロントサイドフレーム２４ｂの後端部近傍を車両前方上部から見た拡大斜視図、図３は、フロントサイドフレーム２４ｂの後端部近傍を車両前方下部から見た拡大斜視図、図４は、フロントサイドフレーム及びその後端部に配設された補強部材の分解斜視図である。

フロントサイドフレーム２４ｂは、図４に示すように、断面略コ字状に形成された内板部材２５と、内板部材２５の上下のフランジ部２７ａ、２７ｂに接合される外板部材２９とから構成される中空角柱状の部材である。

フロントサイドフレーム２４ｂの後端部の上部には、図１に示すように、トーボード１２を構成するトーボードサイド１６ｂが連結される。フロントサイドフレーム２４ｂの後端部の内側には、リンホーストーボードセンタ２６ｂが連結される。フロントサイドフレーム２４ｂの後端部は、図３に示すように、上方向に湾曲するフロアフレームサイド１９ｂの端部に連結される。さらに、フロントサイドフレーム２４ｂの後端部の外側であって、フロアフレームサイド１９ｂが連結される部位の近傍には、リンホーストーボードロア２８ｂが連結される。なお、フロントサイドフレーム２４ｂ、トーボードサイド１６ｂ、リンホーストーボードセンタ２６ｂ、フロアフレームサイド１９ｂ、及び、リンホーストーボードロア２８ｂは、溶接によって接合される。

図２〜図４に示すように、フロントサイドフレーム２４ｂの内部の中、リンホーストーボードセンタ２６ｂ、フロアフレームサイド１９ｂ及びリンホーストーボードロア２８ｂが連結される端部近傍には、フロントサイドフレーム２４ｂを補強するための補強板５０（補強部材）が配設される。補強板５０は、フロントサイドフレーム２４ｂの軸線に対して面が略直交するように配設され、これによりフロントサイドフレーム２４ｂの変形を拘束する。補強板５０は、外周部に複数の耳状部５２が形成され、これらの耳状部５２が内板部材２５及び外板部材２９に溶接されることにより、フロントサイドフレーム２４ｂに固定される。また、補強板５０には、必要な強度を確保できる範囲で軽量化を図るため、肉抜き部５４が形成される。

ここで、リンホーストーボードセンタ２６ｂの前側端面２６ｂ′、リンホーストーボードロア２８ｂの前側端面２８ｂ′、及び、ブラケット３２ｂの前側端面３２ｂ′は、フロントサイドフレーム２４ｂに対する結合位置が、図２及び図３に示すように、補強板５０の前面５０′のフロントサイドフレーム２４ｂに対する結合位置とほぼ一致するように設定される。

フロントサイドフレーム２４ｂは、補強板５０の近傍における内板部材２５の外壁部に凹部５６、５８が形成される。従って、フロントサイドフレーム２４ｂは、凹部５６、５８（脆弱部）の近傍の剛性が補強板５０の近傍よりも脆弱に設定される。また、凹部５６、５８は、車両の内側に形成されているため、フロントサイドフレーム２４ｂに車両前方から衝突荷重が加わったとき、車両の外側に座屈するように構成される。

本実施形態の前部車体構造１０は、基本的には以上のように構成される。次に、図５〜図７に基づいて作用効果を説明する。図５は、フロントサイドフレーム２４ｂを主要部とする前部車体構造１０の平面図、図６は、フロントサイドフレーム２４ｂを主要部とする前部車体構造１０の側面図、図７は、衝突荷重により座屈した状態のフロントサイドフレーム２４ａ、２４ｂの平面図である。

車両前方からバンパビーム４０（図１）に衝突荷重が加わると、バンパビーム４０は、車両後方に変位し、クラッシュボックス３８ａ、３８ｂに圧縮荷重を加える。この場合、衝突荷重が小さいとき、クラッシュボックス３８ａ、３８ｂが圧潰することで衝突荷重の大半を吸収するため、エンジンルームＥがダメージを受ける可能性は低い。

一方、衝突荷重が大きいとき、クラッシュボックス３８ａ、３８ｂの圧壊で吸収されなかった荷重は、フロントサイドフレーム２４ａ、２４ｂに加わる。衝突荷重を受けたフロントサイドフレーム２４ａ、２４ｂは、衝突のエネルギの一部を、後端部に連結されているリンホーストーボードセンタ２６ａ、２６ｂ、リンホーストーボードロア２８ａ、２８ｂ及びフロアフレームサイド１９ａ、１９ｂを介して後方に分散させる。

バンパビーム４０に対してさらに大きな衝突荷重が加わったとき、フロントサイドフレーム２４ａ、２４ｂは、後端部近傍であって、リンホーストーボードセンタ２６ａ、２６ｂが連結されている部位よりも前方に形成されている凹部５６、５８において座屈することで、衝突のエネルギを吸収する（図７）。

すなわち、図５〜図７に示すように、フロントサイドフレーム２４ａ、２４ｂの後端部近傍には、リンホーストーボードセンタ２６ａ、２６ｂが連結されるとともに、後端部近傍の内部に補強板５０が装着されているため、これらにより充分な強度が確保される。また、フロントサイドフレーム２４ａ、２４ｂの後端部近傍には、リンホーストーボードロア２８ａ、２８ｂが連結されるとともに、後端部近傍の内部に補強板５０が装着されているため、これらにより充分な強度が確保される。さらに、フロントサイドフレーム２４ａ、２４ｂの後端部近傍には、フロアフレームサイド１９ａ、１９ｂが連結されるとともに、後端部近傍の内部に補強板５０が装着されているため、これらにより充分な強度が確保される。

さらにまた、リンホーストーボードセンタ２６ａ、２６ｂの前側端面２６ａ′、２６ｂ′の結合位置と、補強板５０の前面５０′の結合位置とが、フロントサイドフレーム２４ａ、２４ｂに対してほぼ一致するように設定されている。また、リンホーストーボードロア２８ａ、２８ｂの前側端面２８ａ′、２８ｂ′の結合位置と、補強板５０の前面５０′の結合位置とが、フロントサイドフレーム２４ａ、２４ｂに対してほぼ一致するように設定されている。さらに、フロアフレームサイド１９ａ、１９ｂに装着されたブラケット３２ａ、３２ｂの前側端面３２ａ′、３２ｂ′の結合位置と、補強板５０の前面５０′の結合位置とが、フロントサイドフレーム２４ａ、２４ｂに対してほぼ一致するように設定されている。この結果、フロントサイドフレーム２４ａ、２４ｂの後端部近傍において、一層高い強度が得られる。なお、参照符号２６ａ′、２８ａ′及び３２ａ′は、図示していないが、フロントサイドフレーム２４ａに結合されるリンホーストーボードセンタ２６ａ、リンホーストーボードロア２８ａ及びブラケット３２ａの各前側端面を表す。

さらに、リンホーストーボードセンタ２６ａ、２６ｂ及びリンホーストーボードロア２８ａ、２８ｂの前面と、補強板５０の前面５０′とを、ほぼ面一となるように配置することにより、左右方向からの外力に対するフロントサイドフレーム２４ａ、２４ｂの抵抗力が増大するため、フロントサイドフレーム２４ａ、２４ｂの後端部近傍の剛性を一層高くすることができる。

従って、フロントサイドフレーム２４ａ、２４ｂの後端部は、衝突荷重によって変形することがなく、凹部５６、５８の近傍でフロントサイドフレーム２４ａ、２４ｂが確実に座屈し、衝突のエネルギを充分に吸収することができる。

また、凹部５６、５８は、フロントサイドフレーム２４ａ、２４ｂのエンジンルームＥ側に形成されているため、座屈したフロントサイドフレーム２４ａ、２４ｂは、車室Ｒ側に向かうことがなく、車両の外側に折れ曲がることになる。この結果、車室Ｒの安全が確保される。

ここで、フロントサイドフレーム２４ａ、２４ｂの後端部の補強構造であるが、フロントサイドフレーム２４ａ、２４ｂの内部に補強板５０を配設するだけの構造であるため、重量の増加による燃費低下の影響は殆どない。また、フロントサイドフレーム２４ａ、２４ｂの剛性を向上させるために特殊な形状とする必要がないため、それによるコストアップの懸念もない。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で変更することが可能である。

例えば、補強板５０に代えて、フロントサイドフレーム２４ａ、２４ｂの内周面に一体的に設けたリブを補強部材としてもよい。また、フロントサイドフレーム２４ａ、２４ｂに形成する脆弱部は、凹部５６、５８に代えて、その部分に作業口や軽減口を設けたり、剛性の低い材質として構成することもできる。

１０…前部車体構造
１２…トーボード
１４…トーボードセンタ
１６ａ、１６ｂ…トーボードサイド
１９ａ、１９ｂ…フロアフレームサイド
２０ａ、２０ｂ…サイドシル
２４ａ、２４ｂ…フロントサイドフレーム
２６ａ、２６ｂ…リンホーストーボードセンタ
２８ａ、２８ｂ…リンホーストーボードロア
３２ａ、３２ｂ…ブラケット
３８ａ、３８ｂ…クラッシュボックス
４０…バンパビーム
５０…補強板
５６、５８…凹部

Claims (7)

1. 車両のエンジンルームの左右に配設されて車両後方に延在するフロントサイドフレームを有する車両の前部車体構造において、
   前記エンジンルームと車室とを区分けするトーボードが連結される前記フロントサイドフレームの後端部近傍に、前記後端部近傍を補強する補強部材を配設し、前記トーボードを補強するリンホーストーボードを前記フロントサイドフレームの前記後端部近傍に連結し、前記フロントサイドフレームの前記補強部材よりも前記車両の前方側の部位に脆弱部を形成することを特徴とする車両の前部車体構造。
2. 請求項１記載の車両の前部車体構造において、
   前記フロントサイドフレームの前記後端部近傍には、前記車室のフロアに配設されるフロアフレームサイドが連結されることを特徴とする車両の前部車体構造。
3. 請求項２記載の車両の前部車体構造において、
   前記フロアフレームサイドには、サスペンションを支持するブラケットが装着され、前記ブラケットの端部が前記フロントサイドフレームの前記後端部近傍に連結されることを特徴とする車両の前部車体構造。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両の前部車体構造において、
   前記補強部材は、前記フロントサイドフレームの軸線に略直交する面を有し、前記フロントサイドフレームの前記後端部近傍を支持する補強板であることを特徴とする車両の前部車体構造。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の車両の前部車体構造において、
   前記脆弱部は、前記フロントサイドフレームのエンジンルーム側に形成される凹部であることを特徴とする車両の前部車体構造。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の車両の前部車体構造において、
   前記リンホーストーボードは、一端部が前記フロントサイドフレームに連結され、他端部が前記トーボードに連結されるリンホーストーボードセンタ、及び／又は、一端部が前記フロントサイドフレームに連結され、他端部が前記車室側に配設されるサイドシルに連結されるリンホーストーボードロアから構成されることを特徴とする車両の前部車体構造。
7. 請求項６記載の車両の前部車体構造において、
   前記リンホーストーボードセンタ及び前記リンホーストーボードロアの車両前方の前面と、前記フロントサイドフレームに装着される前記補強部材の前面とは、ほぼ面一となるように配置されることを特徴とする車両の前部車体構造。

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